KR101652554B1 - Passive valve assembly with negative start angle - Google Patents

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Abstract

차량 배기 시스템을 위한 수동 밸브 조립체는, 배기 가스 유로를 형성하는 배기 구성요소와, 배기 가스 유로 내에 위치되는 베인을 포함한다. 베인은 초기 시작 위치에 위치되며, 최소 배기 가스 흐름을 제공하는 폐쇄 위치와 최대 배기 가스 흐름을 제공하는 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 시작 위치는 폐쇄 위치에 대하여 음의 각도로 배향된다.A passive valve assembly for a vehicle exhaust system includes an exhaust component forming an exhaust gas flow path and a vane located in the exhaust gas flow path. The vane is located in an initial starting position and is movable between a closed position providing a minimum exhaust gas flow and an open position providing a maximum exhaust gas flow. The starting position is oriented at a negative angle with respect to the closed position.

Description

음의 시작 각도를 갖는 수동 밸브 조립체{PASSIVE VALVE ASSEMBLY WITH NEGATIVE START ANGLE}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a passive valve assembly having a negative start angle,

본 발명은 차량 배기 시스템의 수동 밸브 조립체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 밸브 플러터를 줄이도록 음의 시작 각도를 갖는 수동 밸브 조립체에 관한 것이다.The present invention relates to a manual valve assembly of a vehicle exhaust system, and more particularly to a manual valve assembly having a negative starting angle to reduce valve flutter.

배기 시스템은 널리 알려져 있으며 연소 엔진과 함께 사용된다. 통상적으로, 배기 시스템은 엔진에서 나온 고온 배기 가스를 머플러, 공진기 등과 같은 다른 배기 시스템 구성요소로 이송하는 배기관을 포함한다. 머플러와 공진기는 배기 가스에 의해 전달되는 음파를 소멸시키는 음향실을 포함한다. 이러한 구성요소는 효율적이기는 하지만, 종종 크기가 비교적 매우 크고 소음 감쇠가 제한된다. Exhaust systems are well known and used with combustion engines. Typically, the exhaust system includes exhaust ducts for transferring hot exhaust gases from the engine to other exhaust system components such as mufflers, resonators, and the like. The muffler and the resonator include an acoustic chamber that destroys the sound waves transmitted by the exhaust gas. Although these components are efficient, they are often very large in size and have limited noise attenuation.

머플러 체적을 증가시키거나 배압을 증가시킴으로써 저주파수 소음 감쇠를 개선시키고자 하는 시도가 이루어졌다. 머플러 체적을 증가시키는 것은, 비용, 재료 및 패키징 공간 면에서 불리하다. 배압을 증가시키는 것을 엔진 출력에 악영향을 줄 수 있다.Attempts have been made to improve low frequency noise attenuation by increasing muffler volume or increasing backpressure. Increasing muffler volume is disadvantageous in terms of cost, materials and packaging space. Increasing backpressure can adversely affect engine output.

저주파수 소음을 줄이기 위한 다른 해결책은 수동 밸브 조립체를 사용하는 것이다. 통상의 수동 스로틀링 밸브 구성에 있어서의 한가지 단점은 "플러터"라고 하는 현상이다. 밸브 플러터(flutter)는, 수동 밸브가 개방되기 시작할 때, 즉 완전 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때의 압력 변화(압력 펄스)와 관련된다. Another solution for reducing low frequency noise is to use a manual valve assembly. One disadvantage in a conventional manual throttling valve configuration is a phenomenon called "flutter ". The valve flutter is associated with a pressure change (pressure pulse) when the manual valve begins to open, i.e., moves from the fully closed position to the open position.

수동 밸브는, 배기 파이프 내에 위치되는 플래퍼(flapper) 밸브체 또는 베인(vane)을 포함하며, 이때 베인은 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 피봇 가능하다. 폐쇄 위치는, 밸브체가 배기 가스 흐름 방향과 수직이 되도록 배향되는 밸브에 대한 시작 위치를 포함한다. 수동 밸브는 폐쇄 위치를 향해 스프링 압박되고, 밸브에 대한 지지/폐쇄 위치를 규정하는 밸브 상부를 포함한다. 배기 가스 압력이 이러한 스프링 압박력을 극복하기에 충분할 때, 베인은 개방 위치를 향해 피봇된다. The passive valve includes a flapper valve body or vane positioned within the exhaust pipe, wherein the vane is pivotable between an open position and a closed position. The closed position includes a starting position for the valve which is oriented such that the valve body is perpendicular to the exhaust gas flow direction. The manual valve is spring-biased toward the closed position and includes a valve top defining a support / closed position for the valve. When the exhaust gas pressure is sufficient to overcome this spring biasing force, the vane is pivoted toward the open position.

밸브가 개방될 때 밸브의 개방에 기여하는 압력이 줄어드는 경우에 밸브 플러터가 초래된다. 압력의 감소는 밸브 개방력의 감소에 기여할 수 있고, 스프링 압박력이 밸브를 폐쇄 위치로 복귀시키도록 한다. 후속하는 압력 펄스(후속하여 압력의 감소가 뒤따르는 압력의 증가)로 인해, 플래퍼 밸브체는 압력의 증가에 응답하여 개방되기 시작하고, 즉시 압력의 감소에 응답하여 폐쇄 이동이 후속한다. 엔진이 예컨대 저속으로 작동할 때와 같이 이러한 일련의 압력 펄스가 발생될 때, 밸브 "플러터"는 개방과 폐쇄 사이에서 왔다갔다 한다. 이것은, 각각의 폐쇄 이동 중에 플래퍼 밸브체가 밸브 정지부에 충돌할 때 바람직하지 않은 소음 발생을 초래할 수 있다. 또한, 이러한 다수의 충돌 이벤트는 밸브체에 대한 조기 마모를 유발할 수 있다.Valve flutter is caused when the pressure contributing to the opening of the valve decreases when the valve is opened. The reduction in pressure can contribute to a reduction in the valve opening force and allows the spring urging force to return the valve to the closed position. Due to the subsequent pressure pulse (which is followed by an increase in pressure followed by a decrease in pressure), the flapper valve body begins to open in response to an increase in pressure, followed immediately by a closing movement in response to a decrease in pressure. When this series of pressure pulses is generated, such as when the engine is operating at low speed, for example, the valve "flutter" moves back and forth between opening and closing. This can lead to undesirable noise generation when the flapper valve body impacts the valve stop during each closed movement. In addition, such a plurality of collision events can cause premature wear on the valve body.

본 발명의 목적은 밸브 플러터를 줄이고, 이에 따라 밸브체의 조기 마모를 방지할 수 있도록 하는 수동 밸브 조립체를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a passive valve assembly that reduces valve flutter and thereby prevents premature wear of the valve body.

차량 배기 시스템을 위한 수동 밸브 조립체는, 밸브 플러터의 영향을 줄이도록 음의 시작 각도로 배향되는 베인을 포함한다.A passive valve assembly for a vehicle exhaust system includes a vane that is oriented at a negative starting angle to reduce the influence of the valve flutter.

일례에서, 수동 밸브 조립체는, 배기 가스 유로를 형성하는 배기 구성요소와 결합된다. 수동 밸브 조립체는 배기 가스 유로 내에서 초기 시작 위치에 위치되는 베인을 포함한다. 베인은 최소 배기 가스 흐름을 제공하는 폐쇄 위치와 최대 배기 가스 흐름을 제공하는 개방 위치 사이에서 이동 가능하다. 시작 위치는 폐쇄 위치에 대하여 음의 각도로 배향된다.In one example, the passive valve assembly is associated with an exhaust component that forms an exhaust gas flow path. The passive valve assembly includes a vane positioned in an initial starting position within the exhaust gas flow path. The vane is movable between a closed position providing a minimum exhaust gas flow and an open position providing a maximum exhaust gas flow. The starting position is oriented at a negative angle with respect to the closed position.

일례에서, 배기 가스 흐름 방향에 수직한 수직면이 형성된다. 베인은 폐쇄 위치에 있을 때에는 수직면과 동일한 높이이며, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때에는 수직면에 대해 양의 각도로 배향된다. 베인은, 시작 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때 수직면에 대해 음의 각도로 배향된다.In one example, a vertical plane perpendicular to the exhaust gas flow direction is formed. The vane is at the same height as the vertical plane when in the closed position and oriented at a positive angle with respect to the vertical plane when moving from the closed position to the open position. The vane is oriented at a negative angle with respect to the vertical plane as it moves from the starting position to the closed position.

일례에서, 음의 각도는 3도 내지 10도의 범위 내로 정해진다. 적어도 3도의 음의 각도가, 다양한 구성요소의 공차 누적(tolerance stack-up)으로 인한 바람직하지 않은 수직 시작 위치를 방지한다. In one example, the negative angle is set within the range of 3 degrees to 10 degrees. Negative angles of at least three degrees prevent undesirable vertical start positions due to tolerance stack-up of the various components.

본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징은 아래에서 간략하게 설명되는 도면과 후속하는 상세한 설명에 의해 잘 이해될 수 있다.These and other features of the present invention may be better understood by referring to the drawings briefly described below and the following detailed description.

본 발명에 따르면, 밸브 플러터를 줄이고, 이에 따라 밸브체의 조기 마모를 방지할 수 있도록 하는 수동 밸브 조립체가 제공된다.According to the present invention, there is provided a passive valve assembly for reducing valve flutter, thereby preventing premature wear of the valve body.

도 1은 배기 구성요소와 수동 밸브 조립체의 일례에 관한 사시도.
도 2a는 음의 시작 각도를 갖는 베인을 위한 정지부를 구비하는 배기 구성요소의 측면도.
도 2b는 음의 시작 각도를 갖는 베일을 위한 정지부를 구비하지 않는 배기 구성요소의 측면도.
도 3은 배기 시스템 내의, 도 1의 배기 구성요소와 수동 밸브 조립체의 개략도.1 is a perspective view of an exhaust component and an example of a manual valve assembly;
Figure 2a is a side view of an exhaust component having a stop for a vane with a negative starting angle;
Figure 2b is a side view of the exhaust component without a stop for the bail with a negative starting angle.
Figure 3 is a schematic view of the exhaust component and the manual valve assembly of Figure 1 in an exhaust system.

도 1에 도시된 바와 같이, 배기관 또는 배기 파이프(10)와 같은 배기 구성요소는 수동 밸브 조립체(12)라고도 하는 배기 스로틀링 밸브를 포함한다. 수동 밸브 조립체(12)는, 배기 가스 유로(16)를 최소로 차단하는 개방 위치와 배기 가스 유로(16)의 최대 부분을 차단하는 폐쇄 위치 사이에서 이동 가능하다. 수동 밸브 조립체(12)는 폐쇄 위치를 향해 탄성 압박되고, 배기 가스 흐름이 압박력을 극복하기에 충분한 압력을 생성할 때에만 개방 위치를 향해 이동된다.1, an exhaust component, such as an exhaust pipe or exhaust pipe 10, includes an exhaust throttling valve, also referred to as a manual valve assembly 12. The manual valve assembly 12 is movable between an open position where the exhaust gas flow passage 16 is minimized and a closed position where the maximum portion of the exhaust gas flow passage 16 is blocked. The manual valve assembly 12 is elastically biased toward the closed position and is moved toward the open position only when the exhaust gas flow produces sufficient pressure to overcome the biasing force.

도시된 예에서, 배기 파이프(10)는 배기 가스 유로(16)를 형성하는 단일 파이프 본체(14)를 포함한다. 일례에서, 파이프 본체(14)는 외측 곡면(14a)과 배기 가스 유로(16)를 형성하는 내측 곡면(14b)을 포함한다. 일례에서, 파이프 본체(14)는 원형 단면을 갖지만, 파이프 본체는 차량 어플리케이션 및/또는 패키징 공간 제약에 따라 다른 단면 형상을 가질 수도 있다. In the illustrated example, the exhaust pipe 10 includes a single pipe body 14 forming an exhaust gas flow passage 16. In one example, the pipe body 14 includes an outer curved surface 14a and an inner curved surface 14b forming an exhaust gas flow path 16. [ In one example, the pipe body 14 has a circular cross-section, but the pipe body may have different cross-sectional shapes depending on vehicle application and / or packaging space constraints.

수동 밸브 조립체(12)는, 폐쇄 위치에 있을 때 배기 가스 유로(16)의 최대 부분을 차단하는 밸브체 또는 베인(18)을 포함한다. 앞서 설명한 바와 같이, 베인(18)은, 배기 가스에 의해 베인(18)에 인가되는 압력에 응답하여 배기 가스 유로(16)의 차단을 최소로 하는 개방 위치를 향해 피봇된다.The manual valve assembly 12 includes a valve body or vane 18 that blocks the largest portion of the exhaust gas flow passage 16 when in the closed position. As described above, the vane 18 is pivoted toward the open position in which the cutoff of the exhaust gas flow passage 16 is minimized in response to the pressure applied to the vane 18 by the exhaust gas.

일례에서, 베인(18)은 도 1에서 22로 개략적으로 도시된 연결 아암에 의해 샤프트(20)에 고정된다. 파이프 본체(14)의 외측 곡면(14a) 내에는 슬롯(24)이 형성된다. 본 예에서 정사각형 금속 구조체로 제시된 하우징(26)이 이 슬롯(24) 내에 수용되며, 파이프 본체(14)에 용접된다. 다른 하우징 구성도 또한 사용될 수 있다. 샤프트(20)가 제1 부싱 또는 베어링(28)과 제2 부싱 또는 베어링(30)에 의해 하우징(26) 내에 회전 가능하게 지지된다.In one example, the vanes 18 are fixed to the shaft 20 by a connecting arm 22 as shown schematically in FIG. A slot 24 is formed in the outer curved surface 14a of the pipe body 14. A housing 26, shown in this example as a square metal structure, is received in this slot 24 and welded to the pipe body 14. Other housing configurations may also be used. The shaft 20 is rotatably supported within the housing 26 by a first bushing or bearing 28 and a second bushing or bearing 30.

제1 부싱(28)은 일반적으로 제1 샤프트 단부(32)에 위치된다. 제1 부싱(28)은 제1 샤프트 단부(32)를 위한 시일된 인터페이스를 포함한다. 샤프트(20)는, 제1 칼라(36)와 제2 칼라(38)를 갖는 샤프트 본체(34)를 포함한다. 제1 부싱(28)은, 제1 칼라(36)가 제1 부싱(28)의 단부면에 직접 맞닿아 시일된 인터페이스를 형성하도록 제1 샤프트 단부(32)를 수용하는 제1 보어를 포함한다. 이와 같이, 배기 가스는 샤프트(20)와 제1 부싱(28) 사이의 경로를 따라 제1 부싱(28)으로부터 누설될 수 없다.The first bushing 28 is generally located at the first shaft end 32. The first bushing (28) includes a sealed interface for the first shaft end (32). The shaft 20 includes a shaft body 34 having a first collar 36 and a second collar 38. The first bushing 28 includes a first bore that receives the first shaft end 32 so that the first collar 36 abuts directly against the end surface of the first bushing 28 to form a sealed interface . Thus, the exhaust gas can not leak from the first bushing 28 along the path between the shaft 20 and the first bushing 28.

제2 부싱(30)은 샤프트 본체(34)가 제1 샤프트 단부(40)로 연장되는 제2 보어를 포함한다. 제2 칼라(38)는 제2 부싱(30)의 축방향 내측에 배치된다. 샤프트(20)는 제2 부싱(30)에 대해 축방향 외측 위치로 제2 보어를 통과하여 연장된다. 예컨대 스프링(42)과 같은 탄성 부재가 스프링 리테이너(44)에 의해 제2 샤프트 단부(40)에 커플링된다. 스프링 리테이너(44)는 하우징(26)에 고정되는 제1 리테이너 부재(46)와 제2 샤프트 단부(40)에 고정되는 제2 리테이너 부재(48)를 포함한다. 제1 스프링 단부(50)는 제1 리테이너 부재(46)를 통해 하우징(26)에 결합되고, 제2 스프링 단부[스프링 리테이너(44)로 인해 도 1에서는 볼 수 없음]는 제2 리테이너 부재(48)를 통해 샤프트(20)와 결합된다.The second bushing 30 includes a second bore in which the shaft body 34 extends to the first shaft end 40. The second collar 38 is disposed axially inward of the second bushing 30. The shaft 20 extends through the second bore to an axially outward position with respect to the second bushing 30. An elastic member such as a spring 42 is coupled to the second shaft end 40 by a spring retainer 44. [ The spring retainer 44 includes a first retainer member 46 fixed to the housing 26 and a second retainer member 48 fixed to the second shaft end 40. The first spring end 50 is coupled to the housing 26 via the first retainer member 46 and the second spring end (not visible in Figure 1 due to the spring retainer 44) 48 to the shaft 20.

베인(18)은, 연결 아암(22)에 의해 샤프트(20)에 커플링되는 제1 부분(62)을 포함하는, 예컨대 디스크형 본체와 같은 본체 구조(60)를 포함한다. 본체 구조(60)는 제1 부분(62)으로부터 원위 팁(64)을 포함하는 제2 부분으로 연장된다. 이와 같이, 원위 팁(64)은 회전축(A)으로부터 가장 멀리 떨어진 본체 구조(60)의 일부로 이루어진다.The vane 18 includes a body structure 60 such as a disc shaped body that includes a first portion 62 that is coupled to the shaft 20 by a connecting arm 22. The body structure 60 extends from the first portion 62 to a second portion comprising the distal tip 64. As such, the distal tip 64 comprises a portion of the body structure 60 that is furthest away from the rotational axis A.

도시된 예에서, 디스크형 본체는 원형 디스크로 이루어지지만, 디스크형 본체는 임의의 타입의 형상으로 이루어질 수도 있다. 그러나, 베인(18)의 외측 둘레(80)는 배기 구성요소의 내벽면(82)에 의해 형성된 윤곽 및 크기와 형상에 꼭 들어맞아야만 한다. 이에 따라, 베인(18)이 폐쇄 위치에 있을 때 거의 모든 배기 가스 흐름이 차단된다.In the illustrated example, the disc-shaped body is made of a circular disc, but the disc-shaped body may be of any type of shape. However, the outer perimeter 80 of the vane 18 must fit into the profile and size and shape formed by the inner wall surface 82 of the exhaust component. Thus, almost all of the exhaust gas flow is blocked when the vane 18 is in the closed position.

일례에서, 정지부(66)가 파이프 본체(14)에 의해 지지되고, 배기 가스 유로(16) 내에 위치된다. 정지부(66)는 베인(18)을 위한 휴지 또는 시작 위치를 규정한다. 시작 위치는 폐쇄 위치와 상이하며, 이때 베인(18)의 시작 위치는 폐쇄 위치에 대해 음의 각도로 배향된다(도 2a 참고). 스프링(42)이 개방 위치에서 시작 위치로 베인(18)을 복귀시킬 때, 베인(18)의 팁(64)은 정지부(66)와 맞물린다. 배기 가스 흐름이 스프링(42)의 압박력을 극복하기에 충분할 때, 베인(18)은 시작 위치에서 폐쇄 위치를 향해 이동하고, 충분한 압력이 유지되면 폐쇄 위치를 지나 개방 위치를 향해 이동한다.In one example, a stop 66 is supported by the pipe body 14 and is located in the exhaust gas passage 16. [ The stop 66 defines a rest or start position for the vane 18. The starting position is different from the closing position, in which the starting position of the vane 18 is oriented at a negative angle with respect to the closing position (see FIG. 2a). The tip 64 of the vane 18 engages the stop 66 when the spring 42 returns the vane 18 from the open position to the start position. When the exhaust gas flow is sufficient to overcome the urging force of the spring 42, the vane 18 moves from the starting position toward the closed position and, if sufficient pressure is maintained, moves past the closed position toward the open position.

베인(18)이, 시작 위치에서의 베인의 음의 각도 배향으로 인해 베인이 베인 플러터링 이동을 나타내도록 하는 압력 펄스의 영향을 받으면, 플러터링 이동은 베인(18)과 정지부(66) 간의 접촉을 초래하는 일 없이 수직 폐쇄 위치 둘레에서 센터링된다. 이것은 베인(18)에 대한 마모와 소음을 줄인다.If the vane 18 is subjected to a pressure pulse that causes the vane to exhibit vane fluttering movement due to negative angular orientation of the vane at the start position, then the fluttering movement is between the vane 18 and the stop 66 Centered about the vertical closed position without causing contact. This reduces wear and noise on the vane 18.

도 2a에 도시된 바와 같이, 배기 구성요소는 배기 가스 흐름 방향(E)에 상응하는 파이프 중심선(CL)과 수직한 수직면(P)을 형성한다. 베인(18)은 폐쇄 위치에 있을 때에는 수직면(P)과 동일 평면상에 있으며, 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때에는 수직면(P)에 대해 양의 각도(A1)로 배향된다. 베인(18)은, 시작 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때 수직면(P)에 대해 음의 각도(A2)로 배향된다. 이에 따라, 베인(18)이 폐쇄 위치에 있을 때, 베인(18)은 배기 가스 흐름에 수직하고, 베인이 완전 개방 위치에 있을 때, 베인(18)은 일반적으로 배기 가스 흐름과 평행하다. As shown in Fig. 2A, the exhaust component forms a vertical plane P perpendicular to the pipe centerline CL corresponding to the exhaust gas flow direction E. The vane 18 is coplanar with the vertical plane P when in the closed position and oriented at a positive angle A1 with respect to the vertical plane P when moving from the closed position to the open position. The vane 18 is oriented at a negative angle A2 with respect to the vertical plane P when moving from the start position to the closed position. Thus, when the vane 18 is in the closed position, the vane 18 is perpendicular to the exhaust gas flow, and when the vane is in the fully open position, the vane 18 is generally parallel to the exhaust gas flow.

시작 위치에서의 음의 각도(A2)는 적어도 3도이다. 이것은 다양한 구성요소의 공차 누적으로 인한 바람직하지 않은 수직 시작 위치를 방지한다. 일례에서, 음의 각도(A2)는 3도 내지 10도의 범위 내이다. The angle A2 at the start position is at least 3 degrees. This prevents undesirable vertical start positions due to tolerance accumulation of various components. In one example, the negative angle A2 is in the range of 3 degrees to 10 degrees.

도 1 및 도 2a에 도시된 바와 같이, 정지부(66)는 베인(18)의 상류에 위치되어 시작 위치를 정한다. 이와 같이, 베인이 폐쇄 위치에 있을 때, 정지부(66)의 정지면(70)은 베인(18)으로부터 이격된다. 정지부(66)의 이러한 위치로 인해, 밸브는 정지부(66)와 접촉하는 일 없이, 그리고 바람직하지 않은 소음 및 마모를 발생시키는 일 없이 플러터링 이동을 나타내게 된다. 선택적으로, 베인이 정지부(66)와 접촉할 때 충돌 소음을 더 줄이기 위해 탄성 패드 또는 다른 유사한 타입의 부재와 같은 컴플라이언트 부재(compliant member)(72)가 정지면(70) 상에 장착될 수 있다.1 and 2A, the stop 66 is positioned upstream of the vane 18 to define a starting position. The stop surface 70 of the stop 66 is spaced from the vane 18 when the vane is in the closed position. Due to this position of the stop 66, the valve will exhibit fluttering movement without coming into contact with the stop 66 and without generating undesirable noise and wear. Optionally, a compliant member 72, such as an elastic pad or other similar type member, may be mounted on the stop surface 70 to further reduce the impact noise when the vane contacts the stop 66 .

앞서 설명한 바와 같이, 베인(18)이 개방 위치를 향해 이동되도록 하는 배기 가스 흐름이 증가되는 경우에 스프링(42)은 베인(18)을 시작 위치를 향해 압박한다. 정지부(66)는 음의 시작 각도 위치를 정할 수 있으며, 정지부(66)는 또한 베인(18)이 너무 멀리 후방으로 스윙하는 것을 방지하는 리미터(limiter)로서의 역할을 할 수 있다.As described above, the spring 42 urges the vane 18 toward the starting position when the exhaust gas flow is increased to cause the vane 18 to move toward the open position. Stop 66 may define a negative starting angle position and stop 66 may also serve as a limiter to prevent vane 18 from swinging back too far.

도 2b에 도시된 다른 예에서, 스프링(42)은, 정지부가 음의 시작 각도를 정할 필요가 없도록 구성된다. 이 예에서, 스프링(42)은 베인(18)을 압박하고 음의 시작 각도 위치에 유지하도록 구성된다. 배기 가스 흐름이 충분한 레벨로 증가할 때, 베인(18)은 폐쇄 위치로 이동하고, 그 후 폐쇄 위치를 통과한 후 개방 위치를 향해 이동한다. 배기 가스 압력이 스프링(42)의 압박력 아래의 레벨로 감소할 때, 스프링은 베인을 음의 시작 각도 위치로 자동 복귀시키고, 베인(18)을 이 시작 위치에 유지한다. In another example shown in FIG. 2B, the spring 42 is configured such that the stop does not need to define a negative starting angle. In this example, the spring 42 is configured to compress the vane 18 and keep it in the negative starting angular position. When the exhaust gas flow increases to a sufficient level, the vane 18 moves to the closed position and then to the open position after passing through the closed position. When the exhaust gas pressure decreases to a level below the urging force of the spring 42, the spring automatically returns the vane to the negative starting angle position and holds the vane 18 in this starting position.

도 2b에 제시된 상기 구성에 있어서의 한가지 장점은 정지부가 활용되지 않기 때문에 소음과 비용을 더 줄인다는 것이다. 이것은 또한, 예컨대 하이브리드 차량에서 발생하는 것과 같은 엔진이 증가된 회수의 시작 정지를 갖는 차량 어플리케이션에 있어서 더욱 편리하다. 베인이 시작 위치로 다시 이동할 때 정지부와의 접촉으로 인해 발생되는 임의의 소음이 이제는 제거된다. One advantage of the arrangement shown in Figure 2B is that it reduces noise and costs because the stop is not utilized. This is also more convenient for vehicle applications where, for example, an engine such as that occurring in a hybrid vehicle has an increased number of starting stops. Any noise generated by contact with the stop when the vane moves back to the start position is now eliminated.

전술한 해당 수동 밸브 조립체는 도 3에 개략적으로 도시된 바와 같이 배기 시스템(90) 내에서 어디든 배치될 수 있다. 배기 시스템(90)은 배기 가스를 엔진(92)으로부터 다양한 배기관 또는 배기 파이프(94)를 거쳐, 머플러, 공진기, 컨버터, 바이패스 등과 같은 다양한 배기 구성요소를 통과하도록 안내한다. 수동 밸브 조립체(12)는 저주파수 소음을 감쇠시키는 데 필요하다면 이러한 파이프(94)와 구성요소(96) 중 하나 이상에 배치될 수 있다.The manual valve assembly described above may be disposed anywhere within the exhaust system 90, as schematically shown in FIG. The exhaust system 90 guides the exhaust gas from the engine 92 through various exhaust pipes or exhaust pipes 94 to pass through various exhaust components such as muffler, resonator, converter, bypass and the like. The manual valve assembly 12 may be disposed in one or more of such a pipe 94 and component 96 if necessary to attenuate the low frequency noise.

앞서 설명한 바와 같이, 베인(18)의 음의 시작 각도는 소음과 마모를 줄인다. 상기 베인(18)의 초기 개방 거동으로 인해, 흐름 단면적이 감소되고, 이는 베인(18) 상류의 압력의 상승을 유발하며, 이에 따라 플러터를 유발하는 압력 손실을 방지한다. 베인(18)이 파이프 중심선[수직면(P)과 동일한 높이임]에 수직한 위치를 통과할 때, 흐름 단면적은 증가한다. 이것은, 부분 개방 위치 둘레의 임의의 진동이 임의의 다른 배기 구성요소 구조와의 접촉을 초래하지 않기 때문에, 이러한 개방 시점에서는 허용 가능한 거동이다.As described above, the negative starting angle of the vane 18 reduces noise and wear. Due to the initial open behavior of the vane 18, the flow cross-sectional area is reduced, which causes a rise in pressure upstream of the vane 18, thereby preventing pressure loss which causes flutter. As the vane 18 passes a position perpendicular to the pipe centerline (which is flush with the vertical plane P), the flow cross sectional area increases. This is an acceptable behavior at this opening time, as any vibration around the partially open position will not result in contact with any other exhaust component structure.

본 발명의 실시예를 설명하였지만, 당업자라면 소정 변형이 본 발명의 범위 내에 속한다는 것을 이해할 것이다. 그러한 이유로, 후속하는 청구 범위가 본 발명의 실제 범위 및 내용을 결정하는 것으로 검토되어야만 한다.Having described embodiments of the invention, those skilled in the art will appreciate that certain modifications fall within the scope of the invention. For that reason, the following claims should be viewed as determining the actual scope and content of the present invention.

10 : 배기 파이프
12 : 수동 밸브 조립체
14 : 배기 파이프 본체
16 : 배가 기스 유로
18 : 베인
20 : 샤프트
42 : 스프링
66 : 정지부10: Exhaust pipe
12: Manual valve assembly
14: Exhaust pipe body
16: The boat
18: Vane
20: Shaft
42: spring
66:

Claims (25)

차량 배기 시스템을 위한 수동 밸브 조립체로서,
배기 가스 유로 내에서 시작 위치에 위치하는 베인(vane)을 포함하고, 상기 베인은 최소 배기 가스 흐름을 제공하는 폐쇄 위치와 최대 배기 가스 흐름을 제공하는 개방 위치 사이에서 이동 가능하며, 상기 시작 위치는 상기 폐쇄 위치에 대해 음의 각도로 배향되어, 상기 베인은 상기 시작 위치에서 출발한 후, 상기 개방 위치에 도달하기 전에 상기 폐쇄 위치를 통과하는 것인 수동 밸브 조립체.A passive valve assembly for a vehicle exhaust system,
Wherein the vane is movable between a closed position providing a minimum exhaust gas flow and an open position providing a maximum exhaust gas flow, Wherein the vane is at a negative angle relative to the closed position such that the vane begins at the start position and then passes through the closed position before reaching the open position. 제1항에 있어서, 배기 가스 흐름 방향에 수직한 수직면을 포함하며, 상기 베인은 폐쇄 위치에 있을 때 상기 수직면과 동일 평면에 있고, 상기 베인은 상기 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때 수직면에 대해 양의 각도로 배향되며, 상기 베인은 상기 시작 위치에서 폐쇄 위치로 이동할 때 수직면에 대해 음의 각도로 배향되는 것인 수동 밸브 조립체.2. The vane according to claim 1, comprising a vertical plane perpendicular to the exhaust gas flow direction, the vane being flush with the vertical plane when in the closed position, Wherein the vane is oriented at a negative angle relative to the vertical plane as it moves from the start position to the closed position. 제2항에 있어서, 상기 음의 각도는 적어도 3도인 것인 수동 밸브 조립체.3. The manual valve assembly of claim 2, wherein the negative angle is at least three degrees. 제3항에 있어서, 상기 음의 각도는 10도 이하인 것인 수동 밸브 조립체.4. The manual valve assembly of claim 3, wherein the negative angle is no more than 10 degrees. 제1항에 있어서, 상기 베인은 상기 시작 위치로 복귀하도록 탄성 부재에 의해 탄성 압박되고, 상기 베인은 단지 상기 탄성 부재의 압박력을 극복하기에 충분한 배기 가스 압력에 응답하여 상기 개방 위치를 향해 이동 가능하며, 상기 탄성 부재는 단지, 배기 가스 압력이 상기 압박력 아래로 떨어지면 상기 베인을 상기 시작 위치에 복귀시키고 유지하도록 되어 있는 것인 수동 밸브 조립체.2. The apparatus according to claim 1, wherein said vane is resiliently biased by an elastic member to return to said starting position, said vane being movable only toward said open position in response to exhaust gas pressure sufficient to overcome the urging force of said resilient member Wherein the resilient member is adapted to return and maintain the vane to the starting position only when the exhaust gas pressure falls below the urging force. 제1항에 있어서, 상기 베인은 상기 시작 위치, 폐쇄 위치 및 개방 위치 사이에서 이동할 때 회전축을 중심으로 회전하고, 상기 베인은 상기 회전축을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 장착되는 하나의 부분을 포함하며, 상기 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 원위 팁 부분으로 연장되며, 상기 원위 팁 부분은 상기 시작 위치와 개방 위치 사이에서 이동할 때 임의의 다른 배기 구성요소와 접촉하지 않도록 구성되는 것인 수동 밸브 조립체.The apparatus of claim 1, wherein the vane rotates about a rotational axis as it moves between the start position, the closed position, and the open position, and wherein the vane includes a portion mounted for pivotal movement about the rotational axis Wherein the distal tip portion is configured to be in contact with any other exhaust component as it moves between the start position and the open position. 제1항에 있어서, 상기 베인은 회전축을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 장착되는 하나의 부분을 포함하고, 상기 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 원위 팁 부분으로 연장되며, 상기 원위 팁 부분은 상기 시작 위치를 정하도록 위치되는 정지부와 접촉하도록 구성되는 것인 수동 밸브 조립체.2. The apparatus of claim 1, wherein the vane includes a portion mounted for pivotal movement about an axis of rotation and extending to a distal tip portion furthest away from the axis of rotation, Wherein the stopper portion is configured to contact the stop portion positioned to define the valve body. 제7항에 있어서, 상기 원위 팁 부분이 상기 정지부와 접촉할 때 충돌 소음을 줄이기 위해 상기 정지부의 접촉면 상에 배치되는 컴플라이언트 부재(compliant member)를 더 포함하는 수동 밸브 조립체.8. The manual valve assembly of claim 7, further comprising a compliant member disposed on a contact surface of the stop to reduce impact noise when the distal tip portion contacts the stop. 차량 배기 시스템을 위한 수동 밸브 조립체로서,
배기 가스 유로를 형성하는 내벽면을 갖는 배기 구성요소;
회전축을 형성하고, 상기 배기 구성요소의 벽에 의해 지지되는 샤프트;
배기 가스 유로 내에서 시작 위치에 위치하는 베인으로서, 상기 베인은 최소 배기 기스 흐름을 제공하는 폐쇄 위치와 최대 배기 가스 흐름을 제공하는 개방 위치 사이에서 상기 회전축을 중심으로 피봇 가능하고, 상기 시작 위치는 상기 폐쇄 위치에 대해 음의 각도로 배향되는 것인, 베인; 및
상기 베인을 상기 시작 위치에 복귀시키고 유지하는 탄성 압박력을 제공하는 탄성 부재
를 포함하고, 상기 베인은 단지 상기 탄성 부재의 압박력을 극복하기에 충분한 배기 가스 압력에 응답하여, 상기 시작 위치로부터, 상기 폐쇄 위치를 통과하여 상기 개방 위치를 향해 이동 가능한 것인 수동 밸브 조립체.A passive valve assembly for a vehicle exhaust system,
An exhaust component having an inner wall surface defining an exhaust gas flow path;
A shaft forming a rotational axis and supported by a wall of the exhaust component;
Said vane being pivotable about said axis of rotation between a closed position providing a minimum exhaust gas flow and an open position providing a maximum exhaust gas flow, The vane being oriented at a negative angle relative to the closed position; And
An elastic member for providing an elastic pressing force for returning and holding the vane to the start position;
Wherein the vane is movable from the start position through the closed position toward the open position in response to an exhaust gas pressure sufficient to overcome the urging force of the resilient member. 제9항에 있어서, 배기 가스 흐름 방향에 수직한 수직면을 더 포함하고, 상기 베인은 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 수직면과 동일 평면에 있으며, 상기 베인은 상기 폐쇄 위치에서 상기 개방 위치를 향해 이동할 때 상기 수직면에 대해 양의 각도로 배향되고, 상기 베인은 상기 시작 위치에서 상기 폐쇄 위치를 향해 이동할 때 상기 수직면에 대해 음의 각도로 배향되는 것인 수동 밸브 조립체.10. The apparatus of claim 9, further comprising a vertical plane perpendicular to the exhaust gas flow direction, the vane being flush with the vertical plane when in the closed position, the vane moving from the closed position toward the open position Wherein the vane is oriented at a positive angle relative to the vertical plane and the vane is oriented at a negative angle relative to the vertical plane as it moves from the start position toward the closed position. 제10항에 있어서, 상기 음의 각도는 적어도 3도인 것인 수동 밸브 조립체.11. The valve assembly of claim 10, wherein the negative angle is at least three degrees. 제11항에 있어서, 상기 음의 각도는 10도 이하인 것인 수동 밸브 조립체.12. The valve assembly of claim 11, wherein the negative angle is no more than 10 degrees. 제10항에 있어서, 상기 베인은, 형상에 있어서 상기 배기 구성요소의 상기 내벽면에 의해 경계가 정해지는 형상과 거의 일치하는 외측 둘레를 갖는 디스크형 본체를 포함하고, 상기 디스크형 본체의 상기 외측 둘레는, 상기 베인이 상기 폐쇄 위치에 있을 때 거의 모든 배기 가스 흐름을 차단하도록 상기 폐쇄 위치에 있을 때 상기 내벽면에 대해 밀접하게 위치되는 것인 수동 밸브 조립체.11. The exhaust system according to claim 10, wherein the vane includes a disc-shaped body having an outer periphery substantially conforming to a shape bounded by the inner wall surface of the exhaust component in a shape, Wherein the perimeter is positioned closely to the inner wall surface when in the closed position to block substantially all exhaust gas flow when the vane is in the closed position. 제9항에 있어서, 상기 베인은 상기 회전축을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 장착되는 하나의 부분을 포함하며, 상기 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 원위 팁 부분으로 연장되며, 상기 원위 팁 부분은 상기 시작 위치와 개방 위치 사이에서 이동할 때 임의의 다른 배기 구성요소와 접촉하지 않도록 구성되는 것인 수동 밸브 조립체.10. The apparatus of claim 9, wherein the vane includes a portion mounted for pivotal movement about the rotational axis and extending to a distal tip portion furthest away from the rotational axis, And is not in contact with any other exhaust component as it moves between the open position and the open position. 제9항에 있어서, 상기 탄성 부재는 단지 상기 베인을 상기 시작 위치에 복귀시키고 유지하도록 되어 있는 것인 수동 밸브 조립체.10. The valve assembly of claim 9, wherein the resilient member is adapted to merely return and retain the vane to the starting position. 수동 밸브 조립체의 작동 방법으로서,
배기 가스의 흐름 방향에 수직한 수직면을 형성하는 단계;
베인이 폐쇄 위치에 있을 때, 베인을 수직면과 동일 평면에 있도록 배향시키는 단계;
베인이 폐쇄 위치에서 개방 위치로 이동할 때, 베인을 수직면에 대해 양의 각도로 배향시키는 단계;
수직면에 대해 음의 각도로 배향된 시작 위치로 상기 베인을 탄성 압박하는 단계; 및
단지 탄성 압박 복귀력을 극복하기에 충분한 배기 가스 흐름 압력에 응답하여, 베인을 시작 위치로부터 상기 폐쇄 위치를 통과한 다음 상기 개방 위치로 이동시키는 단계
를 포함하는 수동 밸브 조립체의 작동 방법. A method of operating a passive valve assembly,
Forming a vertical plane perpendicular to the flow direction of the exhaust gas;
Orienting the vane so as to be flush with the vertical plane when the vane is in the closed position;
Orienting the vane at a positive angle relative to the vertical plane as the vane moves from the closed position to the open position;
Elastically pressing said vane to a starting position oriented at a negative angle relative to a vertical plane; And
Moving said vane from said start position to said closed position and then to said open position in response to an exhaust gas flow pressure sufficient to overcome only elastic compression return force,
Wherein the valve assembly comprises: 제16항에 있어서, 3도 내지 10도의 범위 내로 상기 음의 각도를 배향하는 단계를 더 포함하는 수동 밸브 조립체의 작동 방법.17. The method of claim 16, further comprising orienting the negative angle within a range of 3 degrees to 10 degrees. 제16항에 있어서, 베인을 시작 위치에 복귀시키고 유지하기 위해 탄성 부재를 이용하여 베인을 탄성 압박하는 단계를 더 포함하고, 상기 탄성 부재는 단지 배기 가스 압력이 탄성 압박 복귀력 아래로 떨어지면 베인을 시작 위치에 복귀시키고 유지하도록 되어 있는 것인 수동 밸브 조립체의 작동 방법.17. The method of claim 16, further comprising: elastically urging the vane using an elastic member to return and maintain the vane to a starting position, wherein the elastic member is adapted to exert a vane only when the exhaust gas pressure falls below an elastic restoring force. And to return to the start position and to maintain it. 제16항에 있어서, 상기 베인은 회전축을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 장착되는 하나의 부분을 포함하며, 상기 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 원위 팁 부분으로 연장되며, 상기 수동 밸브 조립체의 작동 방법은 상기 원위 팁 부분이 상기 시작 위치와 개방 위치 사이에서 이동할 때 임의의 다른 배기 구성요소와 접촉하지 않도록, 배기 구성요소 조립체 내에서 베인을 피봇시키는 단계를 더 포함하는 것인 수동 밸브 조립체의 작동 방법.17. The method of claim 16, wherein the vane comprises a portion mounted for pivotal movement about a rotational axis and extending to a distal tip portion furthest away from the rotational axis, Further comprising pivoting the vane within the exhaust component assembly such that the distal tip portion does not contact any other exhaust component as the distal tip portion moves between the start position and the open position. 제16항에 있어서, 소정의 배기 가스 배압을 위한 최소 배기 가스 흐름을 제공하는 완전 폐쇄 위치와 소정의 배기 가스 배압을 위한 최대 배기 가스 흐름을 제공하는 완전 개방 위치 사이에서 상기 베인을 이동시키는 단계를 포함하고,
상기 시작 위치는 상기 최소 배기 가스 흐름보다 더 많고 상기 최대 배기 가스 흐름보다 더 적은 양의 배기 가스 흐름을 제공하는 것인 수동 밸브 조립체의 작동 방법.17. The method of claim 16, further comprising moving the vane between a fully closed position providing a minimal exhaust gas flow for a given exhaust gas back pressure and a fully open position providing a maximum exhaust gas flow for a given exhaust gas back pressure, Including,
Wherein the starting position provides an exhaust gas flow volume greater than the minimum exhaust gas flow and less than the maximum exhaust gas flow. 제16항에 있어서, 상기 베인은, 회전축을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 장착되는 하나의 부분을 포함하며 상기 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 원위 팁 부분으로 연장되는 거의 평평한 디스크형 본체를 포함하고, 상기 원위 팁 부분은 상기 시작 위치로부터 상기 개방 위치로 이동할 때 상기 수직면을 통과하는 것인 수동 밸브 조립체의 작동 방법.17. The apparatus of claim 16, wherein the vane comprises a substantially flat disc-shaped body extending from a distal tip portion that is furthest away from the axis of rotation and includes a portion mounted for pivotal movement about an axis of rotation, Wherein the distal tip portion passes through the vertical surface as it moves from the start position to the open position. 제1항에 있어서, 상기 시작 위치는 소정의 배기 가스 배압을 위한 상기 최소 배기 가스 흐름보다 더 많고 소정의 배기 가스 배압을 위한 상기 최대 배기 가스 흐름보다 더 적은 양의 배기 가스 흐름을 제공하는 것인 수동 밸브 조립체.2. The method of claim 1, wherein the starting position provides an exhaust gas flow amount greater than the minimum exhaust gas flow for a given exhaust gas back pressure and less than the maximum exhaust gas flow for a given exhaust gas back pressure Manual valve assembly. 차량 배기 시스템을 위한 수동 밸브 조립체로서,
시작 위치에서 배기 가스 유로 내에 위치하는 베인으로서, 상기 베인은 최소 배기 가스 흐름을 제공하는 폐쇄 위치와 최대 배기 가스 흐름을 제공하는 개방 위치 사이에서 이동 가능하고, 상기 시작 위치는 상기 폐쇄 위치에 대해 음의 각도로 배향되는 것인, 베인; 및
배기 가스 흐름의 방향에 수직한 수직면
을 포함하고, 상기 베인은, 회전축을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 장착되는 하나의 부분을 포함하며 상기 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 원위 팁 부분으로 연장되는 거의 평평한 디스크형 본체를 포함하고, 상기 원위 팁 부분은 상기 시작 위치로부터 상기 개방 위치로 이동할 때 상기 수직면을 통과하는 것인 수동 밸브 조립체.A passive valve assembly for a vehicle exhaust system,
The vane being movable between a closed position providing a minimal exhaust gas flow and an open position providing a maximum exhaust gas flow, the start position being a negative Wherein the vane is oriented at an angle of < RTI ID = 0.0 > And
A vertical plane perpendicular to the direction of the exhaust gas flow
Said vane comprising a substantially flat disc shaped body including a portion mounted for pivotal movement about a rotational axis and extending to a distal tip portion furthest away from said rotational axis, Wherein the portion passes through the vertical surface when moving from the start position to the open position. 제9항에 있어서, 상기 시작 위치는 소정의 배기 가스 배압을 위한 상기 최소 배기 가스 흐름보다 더 많고 소정의 배기 가스 배압을 위한 상기 최대 배기 가스 흐름보다 더 적은 양의 배기 가스 흐름을 제공하는 것인 수동 밸브 조립체.10. The method of claim 9, wherein the starting position provides an exhaust gas flow amount greater than the minimum exhaust gas flow for a given exhaust gas back pressure and less than the maximum exhaust gas flow for a given exhaust gas back pressure Manual valve assembly. 제9항에 있어서, 배기 가스 흐름의 방향에 수직한 수직면을 더 포함하고,
상기 베인은, 회전축을 중심으로 한 피봇 운동을 위해 장착되는 하나의 부분을 포함하며 상기 회전축으로부터 가장 멀리 떨어져 있는 원위 팁 부분으로 연장되는 거의 평평한 디스크형 본체를 포함하고, 상기 윈위 팁 부분은 상기 시작 위치로부터 상기 개방 위치로 이동할 때 상기 수직면을 통과하는 것인 수동 밸브 조립체.10. The method of claim 9, further comprising a vertical plane perpendicular to the direction of the exhaust gas flow,
Wherein said vane includes a substantially flat disc shaped body including a portion mounted for pivotal movement about a rotational axis and extending to a distal tip portion furthest away from said rotational axis, And wherein said passage passes through said vertical plane as it moves from said position to said open position.
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